CN102914703A - 基于瞬时点的相序快速测量方法 - Google Patents

基于瞬时点的相序快速测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种基于三相瞬时点的相序快速测量方法。该方法利用系统现有的硬件基础，不额外增加电路，利用三相系统的瞬时值关系，通过三相系统中的任意一个过零点时的三相分量瞬时值关系，用简单的逻辑判断关系，即可快速判断三相系统的相序关系。相比传统的单独的相序测量方法，该方法计算简单，判断快速，且不增加单独的测量相序的硬件电路，响应时间不高于1/6个工作周期。该方法对于三相对称系统或近似三相对称系统的应用场合都十分有效。

Description

基于瞬时点的相序快速测量方法
技术领域
本发明属于电力系统测量技术领域，特别是一种基于瞬时点的相序快速测量方法。
背景技术
在三相交流系统中，相序是十分重要的一个参量。若出现相序错误，则会造成无法测量、三相电机反转、逆变电路烧毁元件等，因此出现了多种不同的相序检测的方法。在传统的相序测量中，一种是采用单独的相序检测电路，需要外接相序检测电容的方式；另外一种是利用三相系统的相位特点，但是计算繁琐，响应速度慢。考虑到现在的三相系统中，不论是电机控制还是逆变电路中，都具有了三相电压和电流的检测系统，因此可以借助现有的测量系统，提出相序的快速测量方法。但是现有技术资料中尚无相关描述。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种基于瞬时点的相序快速测量方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于瞬时点的相序快速测量方法，包括以下步骤：
步骤1、在三相系统每一相上分别安装电压传感器或电流传感器，以监测三相的电压或电流；
步骤2、以三相系统的任意一相电压或电流的过零点为参考点，对该过零点时刻的其它两相瞬时值进行采样并存储上述瞬时值；其中，连接好的三相电路分别为x，y，z，其某一时刻电压或电流瞬时值分别表示为：ux、uy、uz或ix、iy、iz，过零点是指正向过零或负向过零；
步骤3、根据检测的瞬时值大小关系，对三相系统的相序进行判断，如果x为a相则执行步骤4；如果x为b相，则执行步骤5；如果x为c相则执行步骤6；
步骤4、判断过零点是正向过零点还是负向过零点，如果是正向过零点则执行步骤4-1，如果是负向过零点则执行步骤4-2；
步骤4-1、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：
若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为c相，z为b相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为b相，z为c相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为c相，y为b相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为b相，y为c相，完成相序检测；
步骤4-2、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为b相，z为c相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为c相，z为b相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为b相，y为c相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为c相，y为b相，完成相序检测；
步骤5、判断过零点是正向过零点还是负向过零点，如果是正向过零点则执行步骤5-1，如果是负向过零点则执行步骤5-2；
步骤5-1、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为a相，z为c相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为c相，z为a相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为a相，y为c相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为c相，y为a相，完成相序检测；
步骤5-2、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为c相，z为a相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为a相，z为c相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为c相，y为a相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为a相，y为c相，完成相序检测；
步骤6、判断过零点是正向过零点还是负向过零点，如果是正向过零点则执行步骤6-1，如果是负向过零点则执行步骤6-2；
步骤6-1、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为b相，z为a相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为a相，z为b相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为b相，y为a相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为a相，y为b相，完成相序检测；
步骤6-2、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为a相，z为b相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为b相，z为a相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为a相，y为b相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为b相，y为a相，完成相序检测。
本发明的原理具体为：
（1）以三相系统中的任意一相作为参考相，当该相达到任何过零点时（正向过零点或负向过零点），测量另外两相的瞬时值；
（2）由三相系统知道，任意一相过零点时，另外两相的瞬时值总是一个为正一个为负，因此将得到的另外两相的瞬时值与零进行比较，并记录相应的值；
（3）不论是三相对称系统的电压还是电流，确定参考相是正向过零点还是负向过零点后，根据另外两相与零的比较结果，就可以按照相应的规则直接得到正确的相序。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：基于瞬时点的相序快速测量方法，不需要额外增加传感器，无需专门的测量相序的硬件电路，通过对任意一相过零点时刻的三相瞬时值的测量，利用三相系统中任意一相过零点时三相瞬时值的关系，即可得到正确的相序。该方法简单快速，对于目前的三相系统均非常适用。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是三相电流分量的示意图。
图2是三相过零点示意图。
图3是三相正负向过零点示意图。
图4是控制流程图。
具体实施方式
结合附图，一种基于瞬时点的相序快速测量方法，包括以下步骤：
步骤1、在三相系统每一相上分别安装电压传感器或电流传感器，以监测三相的电压或电流；
步骤2、以三相系统的任意一相电压或电流的过零点为参考点，对该过零点时刻的其它两相瞬时值进行采样并存储上述瞬时值；其中，连接好的三相电路分别为x，y，z，其某一时刻电压或电流瞬时值分别表示为：ux、uy、uz或ix、iy、iz，过零点是指正向过零或负向过零；
步骤3、根据检测的瞬时值大小关系，对三相系统的相序进行判断，如果x为a相则执行步骤4；如果x为b相，则执行步骤5；如果x为c相则执行步骤6；
步骤4、判断过零点是正向过零点还是负向过零点，如果是正向过零点则执行步骤4-1，如果是负向过零点则执行步骤4-2；
步骤4-1、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为c相，z为b相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为b相，z为c相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为c相，y为b相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为b相，y为c相，完成相序检测；若设y或z为a相，结论同上。
步骤4-2、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为b相，z为c相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为c相，z为b相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为b相，y为c相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为c相，y为b相，完成相序检测；若设y或z为a相，结论同上。
步骤5、判断过零点是正向过零点还是负向过零点，如果是正向过零点则执行步骤5-1，如果是负向过零点则执行步骤5-2；
步骤5-1、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为a相，z为c相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为c相，z为a相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为a相，y为c相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为c相，y为a相，完成相序检测；若设y或z为b相，结论同上。
步骤5-2、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为c相，z为a相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为a相，z为c相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为c相，y为a相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为a相，y为c相，完成相序检测；若设y或z为b相，结论同上。
步骤6、判断过零点是正向过零点还是负向过零点，如果是正向过零点则执行步骤6-1，如果是负向过零点则执行步骤6-2；
步骤6-1、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为b相，z为a相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为a相，z为b相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为b相，y为a相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为a相，y为b相，完成相序检测；若设y或z为c相，结论同上。
步骤6-2、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为a相，z为b相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为b相，z为a相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为a相，y为b相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为b相，y为a相，完成相序检测。若设y或z为c相，结论同上。
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述：
设三相对称系统中三相电流为正弦波，其三个分量为：
Figure BDA00002267745500061
Figure BDA00002267745500062
Figure BDA00002267745500063
由式(1)知道，当A相正向过零时，如图1所示的1点即iA＝0，此时B相和C相的瞬时值分别是小于0和大于0，即iB＜0和iC＞0；同理可以根据式(1)分别计算出A相的负向过零点时三相分量的瞬时值特性以及B相和C相在正向和负向过零点时的三相分量瞬时值特性，表1给出了在不同相过零点时三相分量的瞬时值关系。
表1三相分量在过零点时的瞬时值
Figure BDA00002267745500064
由三相系统可以知道，正常的情况下三相系统必须接成为正序，即A、B、C三相的顺序关系为：A→B→C→A→B→C，所以只要三相的关系分别可以为：A→B→C；B→C→A；C→A→B；因此只要满足以上的三种顺序中的任意一个，都可以视为正序，即相序正确。
图2分别给出了三相系统的电压或电流示意图，并标出了不同相的不同过零点，A相的正向和负向过零点1、4；B相的正向和负向过零点2、5；C相的正向和负向过零点3、6。图3给出正负向过零点的脉冲示意图。由表1看出，任意一相的过零点时，另外两相的瞬时值总有一个为正，一个为负，因此结合图1和表1可以得到相序结果的判据。
设任意一相为参考相x，若在其正向过零点，则另外两相中瞬时值大于0的y相超前x相，瞬时值小于0的z相滞后x相，即相序的正序为：y→x→z→y→x。举例：若以B相为参考相，在正向过零点时得到的A相和C相的瞬时值分别为正值和负值，则按照上面的判断规则，则相序为A→B→C→A→B；若以C相为参考相，在正向过零点时得到的A相和B相的瞬时值分别为负值和正值，则相序为：B→C→A→B→C；若以A相为参考相，在正向过零点时得到的B相和C相的瞬时值分别为负值和正值，则相序为：C→A→B→C→A。
设任意一相为参考相x，若在其负向过零点，则另外两相中瞬时值大于0的y相滞后x相，瞬时值小于0的z相超前x相，即相序的正序为：z→x→y→z→x。举例：若以B相为参考相，在负向过零点时得到的A相和C相的瞬时值分别为负值和正值，则按照上面的判断规则，则相序为A→B→C→A→B；若以C相为参考相，在正向过零点时得到的A相和B相的瞬时值分别为正值和负值，则相序为：B→C→A→B→C；若以A相为参考相，在正向过零点时得到的B相和C相的瞬时值分别为正值和负值，则相序为：C→A→B→C→A。
由上可知，该方法简单快速，对于目前的三相系统均非常适用。

Claims (1)

1.一种基于三相瞬时点的相序快速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、在三相系统每一相上分别安装电压传感器或电流传感器，以监测三相的电压或电流；
步骤2、以三相系统的任意一相电压或电流的过零点为参考点，对该过零点时刻的其它两相瞬时值进行采样并存储上述瞬时值；其中，连接好的三相电路分别为x，y，z，其某一时刻电压或电流瞬时值分别表示为：ux、uy、uz或ix、iy、iz，过零点是指正向过零或负向过零；
步骤3、根据检测的瞬时值大小关系，对三相系统的相序进行判断，如果x为a相则执行步骤4；如果x为b相，则执行步骤5；如果x为c相则执行步骤6；
步骤4、判断过零点是正向过零点还是负向过零点，如果是正向过零点则执行步骤4-1，如果是负向过零点则执行步骤4-2；
步骤4-1、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为c相，z为b相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为b相，z为c相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为c相，y为b相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为b相，y为c相，完成相序检测；
步骤4-2、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为b相，z为c相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为c相，z为b相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为b相，y为c相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为c相，y为b相，完成相序检测；
步骤5、判断过零点是正向过零点还是负向过零点，如果是正向过零点则执行步骤5-1，如果是负向过零点则执行步骤5-2；
步骤5-1、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为a相，z为c相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为c相，z为a相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为a相，y为c相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为c相，y为a相，完成相序检测；
步骤5-2、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为c相，z为a相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为a相，z为c相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为c相，y为a相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为a相，y为c相，完成相序检测；
步骤6、判断过零点是正向过零点还是负向过零点，如果是正向过零点则执行步骤6-1，如果是负向过零点则执行步骤6-2；
步骤6-1、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为b相，z为a相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为a相，z为b相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为b相，y为a相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为a相，y为b相，完成相序检测；
步骤6-2、检测此时另外两相y和z的瞬时值，以y相进行判断可以得到：若y的瞬时值为uy＞0或iy＞0，则y为a相，z为b相；若y的瞬时值为uy＜0或iy＜0，则y为b相，z为a相；以z相进行判断可以得到：若z的瞬时值为uz＞0或iz＞0，则z为a相，y为b相；若z的瞬时值为uz＜0或iz＜0，则z为b相，y为a相，完成相序检测。
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